550 变速箱开式试验台设计（全套CAD图+说明书+翻译）
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变速箱开式试验台设计
摘 要
变速器是现代汽车的一个主要装备,其性能直接影响到汽车的动力性、燃油经济性及驾驶性能等. 研究自动变速器与发动机的联合工作特性,需要对自动变速器的性能进行台架试。
本文从整体上论述了汽车变速箱性能检测系统的测试原理和设计方案， 并从硬件和软件两方面详细阐述了汽车变速箱性能检测系统的组成。介绍了汽车变速器系统综合试验台的主要构成与种类, 着重在机械硬件方面去分析研究开放式及封闭式汽车变速器系统综合试验台的主要结构、特点及工作原理。
本论文研究的目的、意义：我国汽车工业正处于发展和提升时期，变速器在汽车上开始大量装备，这对其设计制造、性能检测与维修提出了迫切要求。目前国产变速器测试设备多为手动、测试精度低、响应速度慢；进口设备，价格较高，集中在少数企业和地区，这种状况无法满足汽车制造及维修行业的需求。为开发具有自主知识产权的、适合我国国情的变速器检测备，提出本研究课题。
关键词：变速器, 试验台, 结构, 分析
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车辆与动力工程学院毕业设计说明书 第一章 概 述 世纪是汽车工业飞速发展的时代 , 汽车工业逐步成为许多国家的支柱产业 , 为了控制汽车产品质量 , 提高汽车的品质 , 势必对其总成及零部件提出更高更严格的要求。传动系是汽车实现发动机动力输出到行驶的必需系统 , 变速器是汽车传动系中一个重要总成 , 为了对变速器产品结构和零部件的性能、寿命进行测试和分析 , 为产品设计与质量评价提供可靠的科学依据 , 缩短产品的开发周期和提高产品质量。因此 , 对汽车变速器系统综合试验台的研究具有特别重要的意义。 汽车传动系中自动变速技术一直是人们追求的 目标。变速的自动化是车辆发展的高级阶段，她的发展经历了漫长的历程。 30 年代初，英国、美国等国将液力传动应用于公共汽车，到第二次世界大战期间，许多军用车辆和专用汽车也开始采用液力传动装置，在 40 年代初，美国成功地研制出两档液力 1947 年，美国通用公司率先将此类自动变速器应用于批量生产的小轿车上。在 70 年代，西欧及美国的商用汽车使用液力自动变速器的已占全部商用车的 80%以上， 80 年代，美国将液力自动变速器作为轿车的标准装备， 1983 年美国通用汽车公司液力自动变速器装车率已到到 94%，日本生产的 小型客车和轿车中液力自动变速器装车率也在不断增长， 1986 年已达到41%。随着自动变速器的发展，其结构和性能也在不断完善，特别是近年来随着电子技术和自动控制技术在汽车上的应用，出现了电控自动变速器，它可以实现与发动机的最佳匹配，并可获得最佳的经济性、动力性、安全性及达到降低发动机排气污染的目的。 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 近几年我国大量进口和合资生产了中高档轿车，据统计价格在 16 万以上的轿车绝大部分装有自动变速器，因此在我国维修自动变速器将有广阔的市场，由于自动变速器结构复杂，维修技术要求高，仅靠传统的维修方法很难保证维修质量，需要 使用维修企业使用的自动变速器维修检测设备，以提高自动变速器的维修质量，本课题就是在市场调研的基础上设计出一种适应维修企业使用的变速器试验台。 究的依据 新型变速箱性能试验、燃油经济性的测试 车变速器性能试验台的种类 汽车在行驶过程中，随着路面、载荷、车速等因素的变化，变速器所传递的扭矩与转速也是变化的。因此，试验台应具备转速、载荷可变化的条件，且其转速、载荷的变化也是可单独调节的。 汽车变速器性能试验台主要分为开放式试验台和封闭式试验台。 放式试验台 开放式试验台是最先出现的一种试验台，它的主要结构原理如图所示 功率输 入 动力区 试验区 模拟负载区 功率损耗 各部分的组成及功用为： 1、 动力区由内燃机、调速器及附属装置组成，它负责向系统提供动力 (功率 )，其中包括转速和扭矩。 2、 试验区由被测装置、变速器、扭矩转速测量装置及其它一些测量装置组成。 3、 模拟负载区主要由测功机及附属装置组成。 开放式试验台整套系统的工作原理及工作过程简单，制造成本较低，它的弱点是能量无法反馈使用。 闭式试验台 封闭式试验台分为电力封闭式试验台和机械封闭式试验台 。 交流电力封闭式试验台是在上述开放式试验台的基础上发展起来的试验设备 ,主要车辆与动力工程学院毕业设计说明书 结构原理如图 1 所示。 从图中可以看出 ,交流电力封闭式试验台的设计思想就是在原有开放式试验台的基础上加一套动力回收装置 ,将系统消耗的能量通过电网加以回收 ,从而降低试验能耗。但由于动力回收技术是一项专业性非常强的技术 ,整套装置的成本非常高 ,又由于回收过程的回收效率的影响以及其动力区仍然需要较大的动力 ,所以很难达到比较理想的状况。 功率补偿区 动力区试验区 模拟负载区 电网 图 1 交流电力封闭式试验台主要结构原理示意图 直 流电力封闭式试验台是在上述交流电力封闭式的基础上发展起来的试验设备 ,主要结构原理如图 2 所示。 功率补偿区 动力区试验区 模拟负载区 直流电源 图 2 直流电力封闭式试验台主要结构原理示意图 从图 2 中可以看出 ,直流电力封闭式试验台的设计思想就是在原交流电力封闭式的基础上采用直流驱动电机 ,将发电机负载发出的电能反馈回直流电机加以回收 ,形成封闭的功率流 ,从而降低试验能耗。该试验台架结构比较简单 ,能量反馈利用 ,节能效果也比较好 ,所以它是一较好的选择方案。 第二章 试 验 台 总 体 方 案 的 确 定 液压功率分流比 验台的测试原理 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 1、 通过测量变速器的输入输出功率，然后得到变速器的传动效率。实现这一测量的过程是：在变速器输入端安装扭矩转速传感器测得输入转矩1M。在变速器输出端连接加载器实现变速器制动。在加载器和变速器之间安装扭矩转速传感器，测量输出扭矩2M。将测得的和值代入下式中计算，得 21 式中 变速器传动效率； 1M 作用在变速器第一轴上的输入转矩； 2M 作用在变速器第二轴上的输入转矩； i 变速器所测档位的传动比。 2、 液压功率分流比定义为液压机械无级变速器中液压路的输出功率，即经液压路传递到行星排的输入功率与变速器总输出功率的比值（不计功率损失）。通过测得液压路的扭矩转速，然后用下式即可 s S sb d n 式中 液压功率分流比 太阳轮输入转矩 太阳轮输入功率 多挡有级变速箱输入转矩 变速器输出功率 sn、太阳轮、变速箱的输入转速 3、 通过在输油路上安装 油耗仪，测量燃油消耗量测得值代入下式 1000式中 燃油消耗率 燃油消耗量 发动机功率 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 验台的基本组成 一、 动力源 试验台为驱动自动变速器运转 ! 需要有合适的驱动力 ! 此驱动力可由两种 主要的动力源发动机或电动机提供 !采用两种不同动力源各有其优缺点 取功率大于或等于车辆上实际采用的发动机的最大扭矩 #最大功率和最大转速的发动机作为动力源 ! 更接近汽车以发动机作为主动力的实际 !和自动变速器连接以后 !可以借用汽车本身的计算机控制系统 !对自动变速器的工作过程进行模拟 对变速器传递扭矩的能力 !液压系统对实际工况的反应进行测试 !工作状态更贴近使用中的情况 所得到的试验数据更准确 !更有说服 力。 故动力源选取发动机 柴油机 型号： 率： 106 额定转速： 2300 r/、 被测试件 液压机械无级变速箱 它是一种双功率流传动系统，由分流机构、液压传动，机械传动和汇流机构四部分组成 分流机构将发动机功率分为二路向下传递 , 一路为液压功率流 , 一路为机械功率流 , 然后 , 液压功率流的输出元件 - 液压马达的输出轴用机械方法与机械传动变速机构的输出轴联结合成后输出。液压机械无级变速器的工作原理是恒功率状态下机械功率流提供一定的基础转速 , 液压功率流转速的变化使输出速度围绕机械传动基础转速在一定范围内实现连续无级变速 ; 液压传 动在不同的基础转速上进行相同液压无级变速 , 形成拖拉机在整个速度范围内的全程无级变速 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 图 3 液压机械无级变速原理示意图 三、 加载设备 试验台的负载设备应当满足试验时所需的加载和转速范围 ,并能平稳地 ,精细地调节负荷 ,模拟汽车的行驶阻力 . 同时也希望能够实现远距离操纵 ,并能用微机来控制 . 目前可用的加载设备有电力测功机、电涡流测功机、水力测功机等 . 试验台的加载装置采用 给电涡流测功机的定子绕组上通直流电时便产生了磁场 . 随着转子的旋转 ,由于磁通量的改变 ,在定 子中产生电涡流 ,此电涡流的作用力将阻止转子的旋转 ,因而产生制动力矩 . 当按某一规律调节定子电流的大小时 ,即可平稳地调节负载力矩 . 试验台运用微机来控试验台的加载和电动机的变频调速器 ,实现对被测变速器的实时控制 ,以便模拟变速器不同的工况 ,从而可以对自动变速器进行检测 . 1、升速箱 升速箱为自制的单级圆柱齿轮升速器，升速比： i =辆与动力工程学院毕业设计说明书 2、 测功机： 型式： 电涡流测功机 型号： 收功率： 300定扭矩 1600N m 额定扭矩下的转速 2000 2800r/高使用转速 5000r/、 转矩转速传感器 扭矩转速传感器用于测量发动机的输出扭矩和转速，以及变速箱的输出扭矩和转速。 五、 数据处理系统 采用车辆研究所的数据处理采集系统 信号采集及数据处理系统。系统主要对在换 挡过程中变速器的工作状态进行实时检测；对变速器运转过程中的反馈信号进行采集转换和处理；变速器不管采用何种方式的控制方法和控制策略，工件压油驱动的，液压油压力大小、油温的高低、流量大小实时反映了变速器的工作状态。 故采集自动变速器的信号主要是各种油路的压力、冷却油液流量、油温的高低、变速器输入输出转速等根据数据采集的实时性要求，合不同信号的变化率及采样的离散值所需要达到的分辨率，确定不同信号的采样时间间隔，传感器将此多种信号转化为电信号。用计算机对采集到的信号进行处理， 并将结果显示于计算机屏幕上。同时把采集 到的信号与正常信号进行比较，判断变速器工作是否正常，判断并指出变速器工作不正常的可能原因，为变速器进一步整和维修提供依据。 六、总体组成框图 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 升速齿轮箱液压泵扭矩转速传感器发动机被测变速箱马达扭矩转速传感器升速器扭矩转速传感器测功机图 4 试验台总体框图 第三章 试 验 台 的 基 本 结 构 设 计 联轴器的基本功用是连接两轴（也连接轴和其它回转零件），并传递运动和转矩。联轴器可分为刚性和挠性联轴器。弹性柱销联轴器是有弹性的挠性联轴器，它是用弹性柱销将两个半联轴器连接起来。工作时转矩是通过半联轴器、柱 销而传递到从动轴上去的。为了防止柱销脱落，在半联轴器的外侧用螺钉固定挡板。 速器输入轴后的联轴器 一、类型选择 为了隔离振动与冲击，选用弹性柱销联轴器 二、载荷计算 公称转矩 1 0 6 0 . 9 59 5 5 0 9 5 5 0 1 4 8 8 . 9 36 4 5 . 8 9 由表查得 K=计算转矩为 2 . 1 1 4 8 8 . 9 3 3 1 2 6 . 7 4 T N m 三、型号选择 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 从标准中查得 3150 m, 3450n r/ 速器后的联轴器 一、类型选择 为了隔离振动与冲击，选用弹性柱销联轴器 二、载荷计算 公称转矩 1 0 6 0 . 9 59 5 5 0 9 5 5 0 8 1 8 . 9 11 1 7 4 . 3 5 由表查得 K=计算转矩为 2 . 1 8 1 8 . 9 1 1 6 3 7 . 8 2 T N m 三、型号选择 从标准中查得 弹性柱销联轴器， 2500 m, 3870n r/ 动机后的联轴器 一、类型选择 为了隔离振动与冲击，选用弹性柱销联轴器 二、载荷计算 公称转矩 1 0 6 0 . 9 59 5 5 0 9 5 5 0 4 1 8 . 1 22300 由表查得 K=计算转矩为 2 . 1 4 1 8 . 1 2 8 3 6 . 2 4 T N m 三、型号选择 从标准中查得 弹性柱销联轴器， 1250 m, 4750n r/辆与动力工程学院毕业设计说明书 齿圆柱齿轮传动的设计 一、选择材料及热处理 大小齿轮均用 45 钢，小齿轮调质 117 255 大齿轮正火260 217 二、确定许用应力 由图查得li m 1 230F M P a ，li m 2 210F M P a ，li m 1 600H M P a ，li m 2 555H M P a 则， l i m 11m i 0 2 1 3 3 81 . 3F S M P l i m 21m i 0 2 1 3 2 31 . 3F S M P l i m 11m i 0 1 1 6 0 01 N Z M P l i m 21m i 5 1 1 5 5 51 N Z M P 取2P三、按接触疲劳强度设计 1、计算小齿轮的名义转矩 9 5 5 0 1 0 6 8621 1 7 4 . 3 5T N m 2、 选取齿宽系数 3、 选取载荷系数 K=辆与动力工程学院毕业设计说明书 （ 1） 初算小齿轮分度圆直径 331 221 1 . 3 8 6 2 1 . 8 17 3 0 1 2 8 . 5 50 . 5 5 6 5 1 . 8d H （ 2） 确定齿数和模数 取1 35,Z 21 1 . 8 3 5 6 3Z 1 c o s 1 2 8 . 5 5 c o s 1 7 3 . 5 135n 取心距 a= 12 3 . 5 3 5 6 3 1 7 9 . 32 c o s 2 c o s 1 7 Z 取 a=180 则 12 3 . 5 3 5 6 3c o s 0 . 9 52 2 1 8 0 = （ 3）计算主要几何尺寸 11 3 . 5 3 5 1 2 8 . 9 4 7c o s 0 . 9 5 22 3 . 5 6 3 2 3 2 . 1 0 5c o s 0 . 9 5 21 0 . 5 1 2 8 . 9 4 7 6 4 . 4 7 取2 65b 12 5 1 0 7 0 7 5 （ 4）按弯曲疲劳强度校核小齿轮 1 121900 F S F b m Z 由13335 4 0 . 8c o s 0 . 9 5V 查图得 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 故121 9 0 0 1 . 5 8 6 2 4 . 0 2 3 2 7 . 4 3 3 87 0 3 . 5 3 5F F P M P a 强度满足 速轴的设计 一、选择轴的材料 选用调质处理的 45钢 二、 初步估算轴的直径 33m i 0 6 0 . 26 4 5 . 8 9 取轴与联轴器连接的轴径为 63、轴的强度验算 1、齿轮上作用力的大小 转矩 T 周力 2 22 0 0 0 2 0 0 0 2 6 2 5 . 5 7 2 2 6 2 3 . 4 92 3 2 . 1 1 径向力 22 2 2 6 2 3 . 4 9 2 0 8 3 6 7 . 6 6c o s 0 . 9 5 t g 轴向力 22 7 2 1 1 . 3 8 2、 求轴承的支反力 水平面上的支反力 2 2 2 6 2 3 . 4 9 1 1 3 1 1 . 7 522 N 垂直面上的支反力 222 652 1 0 7 9 0 . 8130 222 652 2 3 6 6 6 . 3 265 3、 画弯矩图 截面 水平面上的弯矩 36 5 1 0 7 3 5 . 2 6 N m 垂直面上的弯矩 31 32226 5 1 0 7 0 1 . 46 5 1 0 1 5 3 8 . 3 22 N F N m 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 合成弯矩 2 2112 2221 0 1 6 . 1 51 8 7 4 . 6 4C C M N M N m 4、 画转矩图 2 6 2 5 T N m 5、 画计算弯矩图 因单向回转，视转矩为脉动循环， 10 0 ，则截面 C 处的当 量弯矩为 6、 按弯扭合成应力校核轴的强度 322332 3 2 1 . 3 6 1 0 4 5 . 3 4 6 00 . 1 0 . 1 8 0v C v P 所以其强度足够 (a)水平面受力和弯距图 (c) 合成弯距图 221122221 8 7 4 . 6 42 3 2 1 . 3 6v C T N T N m 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 速轴的设计 一、 选择轴的材料 选用调质处理的 45钢 二、 估算轴的直径 33m i n 11061 1 0 4 9 . 31 1 7 4 . 3 5 m 三 、 轴的强度验算 1、齿轮上作用力的大小 转矩 T=周力 1 12 0 0 0 2 0 0 0 8 6 2 . 0 1 1 3 3 6 9 . 9 81 2 8 . 9 4 7 径向力 11 1 3 3 6 9 . 9 8 2 0 5 1 2 2 . 3 9c o s 0 . 9 5 t g 轴向力 11 4 2 6 1 . 7 6 (d) 转矩图 (e) 计算弯距图 T= 5 弯距图 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 2、求轴的支反力 水平面上支反力 2 2 2 6 2 3 . 4 9 1 1 3 1 1 . 7 522 N 垂直面上支反力 111 642 6 0 0 8 . 4 5128 111 642 1 7 1 5 . 1 5128 3、画弯矩图 截面 水平面上的弯矩 36 4 1 0 4 2 7 . 8 4 N m 垂直面上的弯矩 31 32216 4 1 0 3 8 4 . 56 5 1 0 1 1 1 . 7 92 N F N m 合成弯矩 2 2112 2225 7 5 . 2 34 4 2 . 2C C M N M N m 4、 画转矩图 8 6 2 T N m 5、 画计算弯矩图 因 单向回转，视转矩为脉动循环， 10 0 ，则截面 C 处的当量弯矩为 6、 按弯扭合成应力校核轴的强度 322338 9 1 . 0 3 1 0 4 . 1 6 6 00 . 1 0 . 1 1 2 8 . 9 4 7v C v P 所以其强度足够。 221122227 7 3 . 5 66 8 0 . 5v C T N T N m 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 (a)水平面受力和弯距图 (c) 合成弯距图 d) 转矩图 (e) 计算弯距图 T= 6 弯距图 (b 垂直面受力和弯距图 2 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 键的强度校核 压溃和磨损是键连接的两种主要失效形式，通常只进行键连接的挤压强度计算。即 2/式中： p 键 连 接 工 作 表 面 的 挤 压 应 力 T 转距 d 轴的直径 l 键的接触长度 k 键与轮毂的接触高度 大齿轮：p32 1 5 6 7 . 2 9 1 0 1 3 9 . 9 48 0 5 6 5 M P a 150p M P a低速轴： 32 1 5 6 7 . 2 9 1 0 1 3 8 . 2 1 1 5 06 3 8 0 4 . 5 P a M P a 齿轮轴： 32 8 6 2 . 0 1 1 0 1 3 6 . 8 3 1 5 05 0 6 3 4 M P a 所以强度足够 。 速齿轮箱的简单设计 一、 选择齿轮材料，确定许用应力 大小齿轮均选用 20渗碳淬火，硬度 56 62弯曲疲劳极限应力车辆与动力工程学院毕业设计说明书 30F M P a ，接触疲劳极限应力li m 1500H M P a 。 二、按轮齿弯曲疲劳强度设计 13 211 2 . 4 1、 确定许用弯曲应力 l i mm i 0 2 1 5 3 81 . 6F S M P 2、计算小齿轮的名义转矩 9 5 5 0 1 0 69 5 5 0 2 5 9 . 5 63900 3、选取载荷系数 K 因是斜齿轮传动，且加工精度为 7级精度。故 K= 4、 初步选定齿轮参数 1 2 1 22 9 , 1 . 7 2 9 4 9 . 3 , 4 9Z Z i Z Z 取，490 . 4 , 2 0 , 1 . 6 8 929d u 。 5、 确定复合齿形系数329 3 4 . 9c o s c o s 2 0V ，由图查得1 。 故 133 2211 . 3 2 5 9 . 5 6 4 . 0 81 2 . 4 1 2 . 4 2 . 4 40 . 4 2 9 5 3 8d F 取标准模数 中心距 。 12 3 2 9 4 9 1 2 4 . 5 , 1 3 02 c o s 2 c o s 2 0 Za a m m 为 便 于 箱 体 加 工 和 校 核 ， 取则 12 3 2 9 4 9c o s 0 . 92 2 1 3 0 6、 计算几何尺寸 11 3 2 9 9 6 . 6 6 6c o s c o s 2 1 . 7 8m m 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 22 3 4 9 1 6 3 . 3 3 3c o s c o s 2 1 . 7 8m m 21 0 . 4 9 6 . 6 6 6 3 8 . 6 ,取2 40b 12 5 1 0 4 5 5 0 ， 取 1 45b 三、校核齿面的 接触强度 12211109H E H d u 取 1 8 9 P a则 21 . 3 2 5 9 . 5 6 1 . 6 8 9 11 0 9 1 8 9 . 8 7 8 4 . 34 0 9 6 . 6 6 6 1 . 6 8 9H 齿面许用接触应力l i mm i 1 1 1 5 41 . 3 N Z M P 因为 ,H 故接触疲劳强度足够。 矩转速传感器的选择 在被试的变速器输出轴和输入轴处，装有扭矩转速测量装置， 以测量输入扭矩、转速和输出扭矩、转速。本试验台选用 列扭矩传感器 ，它是将被测变速器的输入轴或输出轴的转速和扭矩，通过传感器转变为电信号送入转速仪，由仪器直接显示出数字来。 发动机输出轴后，选用 1000 压泵前也选用1000速箱输出轴后选用 5000 动机构设计 传动机构要求传递发动机的最大输出转矩，并允许变速器输出轴与 测功机输入轴有一定的相对安装误差。本试 验台采用联轴套，分别在发动机、传感器、被测变速箱、升速齿轮箱和液压变量泵之间连接。 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 第四章 试 验 台 性 能 匹 配 本试验台所涉及的性能匹配是指变速箱和负载设备的匹配。 功机 结构及原理 电涡流测功机主要由旋转部分（感应盘）、摆动部分（电枢和励磁部分）、测力部分和校正部分组成。 感应盘形状犹如直齿轮，产生涡流地方在冷却壁上。励磁绕组通上直流电后，则围绕励磁绕组产生一个闭合磁通。当感应盘被原动机带动旋转时，气隙磁密随感应盘的旋转而发生周期性变化，在冷却室表面及一定深度范围内将产生涡 流电势，并产生涡流，该涡流所形成的磁场又与气隙磁场相互作用，就产生了制动转矩。该转矩通过外环及传力臂传至测力装置上，由力传感器将力的大小转换成电信号输出，从而达到测转矩的目的。在转速测量上，采用非接触式的磁电式转速传感器，将转速信号转换成电信号输出。 功机 工作特性 负载设备一涡流测功机的工作特性曲线指的是涡流测功机的吸收功率和扭矩随励磁电流及转速变化的特性。先分析吸收功率随转速和电流变化的曲线。 由图 7可以看出，当励磁电流和转速增加时，测功机的吸收功率也随着增加但是当励磁电流达到一定值时，由 于磁路达到饱和，励磁电流不能继续增加而保持恒定。此时，继续增加转速，测功机的吸收功率随转速变化的增加变化很小，几乎表现为恒定。这个转速范围和所对应的功率即为涡流测功机的额定转速和额定功率。在没有励磁电流的情况下，涡流测功机的特性曲线相当于测功机的机械损耗特性曲线，在这一曲线的下方是不能进行有效测试的。 图 8 是电涡流测功机的扭矩特性曲线。随着转速的增加，测功机所能承受的扭矩也在增加，开始时增长速率较快，后来渐趋平缓，当转速达到额定转速的最车辆与动力工程学院毕业设计说明书 低值时扭矩达到最大值，扭矩达到最大值；在额定转速范围内，由于吸收功率的恒 定，所以扭矩随着转速的增加而减小。在没有励磁电流的情况下，测功机的扭矩特性曲线下方也是机械损耗曲线，与功率特性曲线的下方相对应。 1一励磁电流恒定时功率曲线 2励磁电流增大时功率曲线 3一励磁电流为零时功率曲线 图 7 图 8 试验台的匹配原则 变速箱的输出扭矩和转速如下表 表 1 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 一挡 二挡 三挡 四挡 五挡 六挡 倒挡一 倒挡二 速器经升速器升速减扭后的输出扭矩和转速如下表 表 2 一挡 二挡 三挡 四挡 五挡 六挡 倒挡一 倒挡二 上面的分析可以看出，测功机和变速器都是以扭矩和转速作最主要的指标来标定的。但是在选择测功机时，不能单纯的认为测功机的扭矩和转速比变速器的输出扭矩和转速大就可以进行有效的测试，并以此为依据来选择。从测功机和变速器的工作特性曲线可以看到，电动机所能发出的功率和测功机所能吸收的功率都是相对于某一个特定的转速范围而言。但是功率的比较应该 以相同的转速 为必要条件。电动机的额定转速一般为左右，而测功机的转速可以为几千转每分钟甚至几万转每分钟，所以它们的额定功率不能简单的进行大小的比较。同样它们的扭矩也不能进行类似的大小的比较。 测功机的选型必须要使它的功率特性曲线和扭矩特性曲线包容变速器输出的特性曲线，也就是必须要使负载设备和变速器相匹配。但是变速器在低转速范围有较大扭矩，而电涡流测功机不落在电涡流测功机的特性曲线范围之内，那么就不能配套使用。 如果变速器输出的最大功率没有超出电涡流测功机的可吸收功率，那么就可以采用下述方法调整驱 变速器输出的工作曲线，使之落在负载设备的工作曲线范围之内，使得涡流测功机的扭矩特性可以和变速器的扭矩相匹配： 扭矩（ T） 转速（ n ） 扭矩（ T） 转速（ n ） 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 1适当提高变速器输出的转速。这可以通过在变速器和被试件间加升速器来实现。 2选取低速时扭矩特性好的涡流测功机。这样在低转速时，涡流测功机可以迅速提供被试件所要求的负载。 小结：本章分析了试验台的工作原理，并分析得出了变速器和吸功设备的匹配原则： 1必须要使吸功设备的功率特性曲线和扭矩特性曲线包容变速器输出的对应特性曲线。 2如果变速器输出的工作特性曲线就不能落在吸功设备的特性曲线 范围之内，那么就要设法调整驱动设备的特性曲线，以保证变速器输出的特性曲线落在吸功设备的特性曲线之内。 第五章 结 论 自动变速器故障检测试验台主要分三个部分 :机械系统、液压 系统和控制系统。每一个部分的设计都需要精心的考虑安排，每一 个部件的设计都需要大量的资料收集和调研。为了试验台的设计顺 利进行，课题组在广州、珠海、北京、天津进行了调研，搜集了大 量的资料。但是，自动变速器故障检测试验台的研制是一项巨大的 工程，试验台的研制任重而道远。 本论文在对自动变速器本身进行了详尽的分析后，剖析了试验 台 的工作原理，进行了总体的结构设计和初期的选型、匹配。 由于经验不足，使得系统的设计不是很完善，这些都有待于今 后的改进。为了能够实现我们的国产化目标，还有很多工作要做 : 许多繁琐的细微处还需要斟酌，数据采集和处理的软件部分还需要 继续完善。 在解决现存的问题的同时，不断加强试验台的功能和开发更为 友好的用户界面，实现人机对话以实现检测台架的专家系统化是一 项很有挑战意义的工作。 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 小结 :本章对待试变速器的固定、支撑装置进行了结构设计，对台 架系统的移动装置进行了分析设计。此外还选择了适用的扭矩传感 器、压力传感器、温度传感器等，并对传感器的位置进行了选择。 小结 :在汽车行驶过程中，只要车速和油门位置达到一定数值，满 足换档条件，自动变速器就产生换档动作。自动变速器故障诊断检 武汉理工大学硕十学位论文 测试验台即是依据上述原理研制的。本章分析了试验台的测试原理， 介绍了试验台的功能，并分析了试验台的基本组成。试验台主要由 驱动装置、吸功装置 (负载装置 )、控制系统、数据采集和信号处理 系统、液压系统、被试件组成，此外还有固定支撑这些设备的台架 小结 :本章分析了试验台的工作原理，并分析 得出了驱动设备和吸 功设备的匹配原则 : 动机的对应的特性曲线。 曲线范围之内，那么就要设法调整驱动设备的特性曲线，以 保证电动机的特性曲线落在吸功设备的特性曲线之内。 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 钢板弹簧 钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧和抗侧倾杆都是由钢结构制成的。 钢板弹簧可分为纵向和横向式两种。纵置式钢板弹簧仅用于刚性轴之上，大多数用于商 业车和挂车。图 于成本和重量的因素，仅由单层钢板组成的弹簧，即单片弹簧，主要适用于日益增加的客车和轻型货车；图 相反，横向的钢板弹簧能在轴的两侧提供弹簧力；以前，他们主要用于轿车上的独立悬架（ 11111111111111111） 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 在整个车轮运动过程中 ,曲线式螺旋弹簧主要用于轿车的前桥和后桥上 (如果必要的话 ,某种程度的前进可以采用不同形式的锥形弹簧实现。图 参看参考书 2 由钢制的圆柱形扭杆弹簧主要来缓冲车身的震动 (参看 分 )。为了改善运动弹性， 1111111111111111111111111 U 形支架是经对接焊成，易于适用于悬架连杆上。图 显示了装配图中扭杆。 缓冲块、限位挡块和辅助弹簧是有区别的零部件。图 示 了缓冲快限制了车轮在软性和中性弹簧上的震动。除了一些例外，缓冲块主要铸造在减振器或麦弗逊式滑柱上和柱式减振器。在有拉应力的情况下，减振器的弹性部分和弹性快，聚氨基甲酸乙酯或液压式缓冲块全都屈挠（参看参考书 5的图 挡位块限制了跳动量；在很短路径内，它们吸收了巨大的应力。橡胶挡位块用于减振器的调节（图 它们位于螺旋弹簧内或被安装于桥壳里（图 者当弹簧处于极限位置时，它开始接触它。 相对这些平伸的、硬性的挡块，辅助或是额外增加的弹簧是比较长的，但表现的 硬性很低。如图 示有一个很有用途的曲线且能吸收巨大的力量，当被完全压缩时。它们由橡胶或聚氨基甲酸乙酯构成。橡胶块内的空气泡能使减振器压缩至 77，而直径却增加了 35。像压缩快一样，它们能吸收 7图 差不多任何曲线弹簧可由一个钢制的弹簧套和一个渐进式辅助弹簧完成（ 图 助弹簧由 司生产和福特公司按照实物外形做的。它们是由聚氨基甲酸乙酯橡 胶做成的，在大气温度冷却到零下 40摄氏度时，任然保持灵活性。弹簧拱度可在最低区域看到，保证了软性接触和弹簧率。螺旋弹簧在最上端保持了很大的张紧力。 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 扭杆弹簧作用是在转向时减少车身的摇摆倾斜，且根据不足和过渡转向特性来影响其侧偏特性，以增加行驶安全和舒适性。在纵置式弹簧中， 1 在支撑体 转动时，扭杆仍保持静止。对减少侧偏很重要，它与轮轴也是密切相关的，对独立悬架，取决于， 11111111111111111111111111111111111111111 在图 逊式悬架 图 示了正规扭杆的构造和不同的安装方式。除了本身的倾斜，扭杆对侧偏特性产生很大的影响。以下原则将被采用： 前桥上的扭杆促使不足转向易产生，但会改善小路上的车况。 后桥的高温定性意味着前驱车易于中性转向，而后驱车过足转向更易于发生。 然而扭杆也有缺陷。 车在运动时，处于不断的振动过程中，考虑到行驶安全和舒适性，故需要减振器。 这些目的产生了部分冲突，因为一个紧凑的悬架会阻止轮子跳动，因此有一些路面接触是难免 的。然而一个软性的悬架却能减少车身振动，因此会见少加速时对乘客产生的不良的作用。阻尼力的确立很难，依据车况和负荷，因此汽车制造商往往在平均载荷（ 2 人和 75李）如同平常的路面一样上使车运行作为车的使用代表情况。譬如防抱死、滑行和稳定控制系统等电子元件必须需要减振器来工作。当车轮跳动伴随着纵向力的传递，导致功率不足，结果致使车轮抱死，因此给控制系统输入了一个错误的信号。 轮胎、盘形轮和减振器是底盘中经常更换的部分。车主认为汽车的操纵系统可以改善。如果减振器仍必须限制弹簧运动，挡块也过早损坏，那么必须更换它 们，如果更换这部分导致了驾驶、转向和刹车特性的变化那么它就代表着对其它路面使用者的危险，这在德国被作为典型，因此安全保护性也自动消失。 一个合适的轮胎可以从尺寸特征和 标准上辨认出，正如一个破损的外形，是不在被允许使用的，这些是清晰可见的。相反，减振器装在底盘下，典型车辆与动力工程学院毕业设计说明书 的标记被雕在上面，但是大多被尘埃覆盖，很难识别。而且市场上可用的减振器，只可能是否被制造商批准或只能参考手册来服务于汽车。 事实上外观检查只能假象的表明，减振器在那里泄漏 就是原因之一，为什么在我 们的路上很多汽车都有存在缺陷的减振器。 更多细节和实际用途请看参考书 5。 种零部件 减振器最上端是车架和悬架杆底部或轴。两个安装定位点应该是刚性的，这样减振器在极度敏感情况下仍起到作用。当轮子上下跳和受压时，跳动阶段和压缩阶段开始作用。在这两种情况下，振动被衰减。 减振器应该纵向安装，如果它处于角D到刚性轴之间，则 ,1c o s c o D D i b i b角D愈大，轮上的作用力愈小，且减振器的运动路径低，有弹簧相互作用时， 图 如果减振器被安装于一刚性轴的某一角度上，角随着压力增加，在有负荷情况下伴随更多不 利的阻尼。而且，减振器被定位越多，它们对车身振动的衰减越不好。 减振器越靠里面，与轮距加时，会导致车身摇摆跳跃，这种影响是不利的，特别是高重心的车。 在垂直方向上跳跃的误差是个缺陷，尤其是在后面和视野方面，甚至独立悬架和组合轴，除此之外，方程式 有i数据都可在参考书 3中的 当确定阻尼力时，在减振器位置的变化随车轮的运动都要考虑到（图 减振器的变化会导致阻尼力不必要的减少，随之震荡增加。减振器的连接点（孔车辆与动力工程学院毕业设计说明书 和滚针轴承）必须针对这些变化设计。 向作用筒式减振器，非加压 图 明了设计规则。减振器由工作腔 A、装于活塞杆 6 末端活塞 1、底部阀体 4 和活塞杆导向座 8（图 这些通过油封 5 和活塞 1 一起传递从
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